跑出單列時(shí)速453公里、相對交會時(shí)速896公里最新紀(jì)錄的CR450動車組，正在進(jìn)行運(yùn)營前的“畢業(yè)考試”——60萬公里運(yùn)用考核。這款被視為“十四五”重大工程明星裝備的動車組，通過22%的減阻突破、50噸減重革命和300余種降噪方案篩選，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營時(shí)速400公里的跨越，標(biāo)志著中國高鐵正式邁入自主創(chuàng)新的“速度無人區(qū)”，還帶動2000余家企業(yè)構(gòu)建起自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈集群。近日，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者對參與CR450研發(fā)的核心工程師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了專訪，揭秘這款被譽(yù)為“全球最快高鐵”的動車組如何以系統(tǒng)性、全域性的技術(shù)創(chuàng)新，突破時(shí)速400公里大關(guān)，并在能耗、噪聲、舒適度等綜合性能上實(shí)現(xiàn)全面領(lǐng)先。
CR450的“畢業(yè)考試”
在滬渝蓉高鐵宜昌北至漢川段的線路上，每天清晨CR450動車組都會從宜昌北站出發(fā)，在近300公里線路上開啟“折返跑”模式，日復(fù)一日地完成著看似單調(diào)卻至關(guān)重要的“刷里程”任務(wù)?！斑@不是簡單的重復(fù)，而是CR450邁向載客運(yùn)營的必經(jīng)之路。”鐵科院機(jī)輛所整車技術(shù)規(guī)范研究室副主任、研究員邵軍向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者解釋稱，“運(yùn)用考核是動車組的‘畢業(yè)考試’，在各項(xiàng)指標(biāo)合格的前提下，必須跑夠60萬公里，才能獲得載客運(yùn)營的‘入場券’?！?
前期試驗(yàn)期間，它一舉跑出了單列時(shí)速453公里、相對交會時(shí)速896公里的驚人紀(jì)錄。這意味著當(dāng)兩列CR450擦肩而過時(shí)，它們之間的相對速度約為音速的0.7倍，空氣壓力波沖擊、氣動噪聲激增、車體結(jié)構(gòu)承壓等一系列極端工況同時(shí)疊加。邵軍坦言，從CR400到CR450，時(shí)速從350公里躍升至400公里，這50公里的突破進(jìn)入了“速度無人區(qū)”，“每一公里的提升都帶來了指數(shù)級的技術(shù)挑戰(zhàn)?！?
CR450何以能跑得如此之快？其背后是設(shè)計(jì)理念的全面革新。鐵科院機(jī)輛所空氣動力學(xué)及振動噪聲研究室研究員白夜向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹，隨著列車運(yùn)行速度提升，氣動阻力在總運(yùn)行阻力中的占比大幅增加，時(shí)速達(dá)到400公里時(shí)，占比已超過90%，成為影響能耗與效率的主導(dǎo)因素。為此，CR450團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了系統(tǒng)性的減阻優(yōu)化。
對于旅客而言，最直觀的感受是“加速更快”。數(shù)據(jù)顯示，CR450動車組從起步到提速至?xí)r速350公里，僅需4分40秒，而當(dāng)前運(yùn)營的時(shí)速350公里復(fù)興號動車組則需要6分20秒，提速周期縮短了100秒?！霸陂L途旅行中，這種提速優(yōu)勢會更加明顯，”邵軍說，“CR450投入運(yùn)營后，能夠進(jìn)一步拉近城市間的時(shí)空距離?！?
“更快、更靜、更綠”
“CR450的每一項(xiàng)性能指標(biāo)，都是對現(xiàn)有技術(shù)的挑戰(zhàn)與超越?！卑滓沟脑挼莱隽诉@款動車組的核心競爭力。在速度、能耗、噪聲、制動距離等關(guān)鍵指標(biāo)上，CR450均實(shí)現(xiàn)了“國際領(lǐng)先”。
“飛箭”與“鷹隼”，這兩個充滿速度感的名字，屬于CR450最終確定的兩種仿生頭型。白夜向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者詳解其中的技術(shù)邏輯：“研發(fā)團(tuán)隊(duì)從仿生流體力學(xué)中汲取靈感，經(jīng)過多輪篩選，最終確定了這兩種具有大長細(xì)比的流線型頭型方案?！薄案飧?xì)”的設(shè)計(jì)讓阻力顯著降低。
列車底部的轉(zhuǎn)向架區(qū)域，是另一處氣動優(yōu)化的關(guān)鍵。CR450創(chuàng)新性地采用了轉(zhuǎn)向架“一體化全包覆結(jié)構(gòu)”，用光滑整流罩將所有非流線型部件完全遮蔽，從根源上消除了形狀阻力和干擾阻力。白夜透露：“以時(shí)速350公里運(yùn)行時(shí)，CR450的整車阻力較CR400減小了22%，這一成果在全球高速列車領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位?！?
“跑得快”的同時(shí)，還要“跑得安靜”，這是CR450面臨的另一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。時(shí)速提升50公里，往往會帶來噪聲的顯著增長，但CR450的設(shè)計(jì)要求卻是“速度提升，噪聲不變”。更棘手的是，列車輕量化的需求使得傳統(tǒng)降噪材料難以在有限重量下達(dá)到效果，且不同類型的噪聲需要針對性的解決方案?！拔覀冎贫朔周?、分區(qū)、分頻的降噪策略，從噪聲源和傳播路徑兩方面同時(shí)發(fā)力。”
如今，這一努力已收獲成果：在時(shí)速400公里的運(yùn)行條件下，CR450的車內(nèi)噪聲小于70分貝，相當(dāng)于坐在一輛時(shí)速70公里的家用汽車中。邵軍表示，“乘坐舒適度是高鐵競爭力的重要體現(xiàn)，我們要讓旅客在享受更高速出行的同時(shí)，也能擁有安靜、舒適的環(huán)境?！?
“更快速且更綠色”，是CR450的又一核心亮點(diǎn)。鐵科院機(jī)輛所空氣動力學(xué)及振動噪聲研究室副主任、研究員李國順告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，CR450動車組相比現(xiàn)有的CR400復(fù)興號，在時(shí)速提升50公里的同時(shí)，能耗反而降低了20%以上，實(shí)現(xiàn)了速度與能效的反向優(yōu)化。這一突破得益于兩大技術(shù)創(chuàng)新：永磁牽引系統(tǒng)和整車輕量化設(shè)計(jì)。
CR450還大量采用碳纖維復(fù)合材料、鎂合金等新型材料，并應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，整車重量較CR400減輕了50噸。“重量的降低不僅減少了輪軌摩擦產(chǎn)生的機(jī)械阻力，還降低了牽引系統(tǒng)的負(fù)荷，進(jìn)一步提升了能效?！崩顕槺硎?。
從技術(shù)突破到全球引領(lǐng)
“CR450的研制，帶動了2000余家企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)鏈集群，覆蓋20多個省市?！崩顕樈o出的這組數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)了其對產(chǎn)業(yè)的拉動效應(yīng)。不僅形成了“用產(chǎn)學(xué)研”相互融合的鐵路技術(shù)創(chuàng)新體系，而且形成了“元件-部件-系統(tǒng)-整機(jī)”完整的產(chǎn)業(yè)鏈條?！斑@種‘技術(shù)+產(chǎn)業(yè)’的雙元驅(qū)動模式，打造了全球領(lǐng)先、規(guī)模最大的高速列車研發(fā)、批量制造能力。”
邵軍對CR450研發(fā)超額完成目標(biāo)給出了肯定評價(jià)：“從前期驗(yàn)證結(jié)果看，CR450動車組運(yùn)行速度、緊急制動距離、噪聲、能耗等頂層指標(biāo)全面落實(shí)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，相信CR450能早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營，服務(wù)人民大眾出行。未來，CR450動車組及其先進(jìn)技術(shù)將不斷擴(kuò)大我國高鐵技術(shù)世界領(lǐng)跑優(yōu)勢，進(jìn)一步帶動全球高鐵技術(shù)的共同進(jìn)步?！?
